Genaue Einstellung der Permeabilität von Polymersom-Membranen durch den Einsatz einer abgestimmten Polypeptoid-Komposition

• Antragsteller: Dr. Jens Gaitzsch
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 248710858

Eine Nachahmung der Natur treibt seit jeher die Forschung an. Mit zunehmenden Fortschritt kamen auch Zellen und ihre Kompartimente ins Blickfeld der Forscher. Somit hat sich der Forschungszweig der synthetischen Biologie hat sich in den letzten Jahren sehr stark entwickelt und es ist nun möglich mehrere biologische Prozesse auf künstlichem Wege nachzuahmen. Es ist hierbei sehr wichtig synthetische Kompartimente und Vesikel zu darzustellen, welche Reaktionsräume trennen aber auch Wirkstoffe transportieren können. Polymersome bilden hierbei eine bedeutende Klasse an Vesikeln, da sie im Aufbau den natürlich vorkommenden Zellmembranen sehr ähnlich sind. Genau wie Zellmembranen müssen die Polymere aus einem wasserunlöslichen und einem wasserlöslichen Anteil bestehen. Sie müssen amphiphil sein. Trotz der großen Fortschritte in den letzten Jahren ist es bisher nicht gelungen, diese Strukturen aus biologisch abbaubaren Materialien herzustellen. Hier setzt dieser Projektantrag an: Es sollen ein biologisch abbaubare Polymere eingesetzt werden - die sogenannten Polypeptoide. Wie der Name schon vermuten lässt, sind sie im Aufbau den Polypeptiden, also Eiweißen, sehr ähnlich, was einen Einsatz im biomedizinischen Bereich nahelegt. Wie bei allen Polymeren kann man auch den Aufbau eines Polypeptoids leicht modifizieren und an die jeweilige Aufgabe anpassen. In der Literatur sind bereits kurze und einfache Synthesewege für Polypeptoid-Monomere bekannt. Somit ist ein wichtiges Ziel dieses Projekts, die richtige Polymerkomposition zu finden, um Polymersome zu bilden und diese mit dem gewünschten Eigenschaftsprofil auszustatten. Als ein Ziel sollen polypeptoid-basierte Vesikel als Wirkstofftransporter eingesetzt und damit am Zielort zur Freisetzung des Wirkstoffs aufgelöst werden. Polymersome für diesen Einsatz müssen zudem noch schnell von Zellen aufgenommen werden können, was eine weitere Spezialisierung der Polymere mit Rezeptormolekülen nötig macht. Durch die Struktur der Polypeptoide ist dies relativ einfach über modifierte Ausgangsmoleküle für Polymerisation realisierbar. Neben Rezeptormolekülen sind Farbstoffmodifikationen wünschenswert, da diese eine optische Detektion und damit verschiedene Analysemethoden wie Lichtmikroskopie erlauben. Mikroskopie ist aber nicth nur für die Freisetzung von Wirkstoffen interessant, sonder auch bei Polymersomen, die Nanoreaktoren fungieren sollen. Diese Art der Vesikel soll immer stabil sein, aber die Membran soll gezielt durchlässig geschaltet werden können. So soll verhindert werden, dass der eingeschlossene Katalysator (z.B. ein Enzym) freigesetzt wird, sonder über die Permeabilität der Membran gezielt angesteuert werden kann. Ziel des Projets ist es daher für beide Anwendungen unterschiedliche und jeweils für den jeweiligen Einsatz abgestimmte Polypeptoide zu synthetisieren und auch anzuwenden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Guiseppe Battaglia, Ph.D.